Innovatie & impact Supercomputer
Sinds dit jaar heeft de TU Delft haar eigen supercomputer: de DelftBlue. Onderzoekers, studenten en onderwijs kunnen ervan gebruikmaken voor het oplossen en doorrekenen van complexe, maatschappelijke problemen.
20
REKKEN
400
MODULES
20.000
PROCESSOREN
10
MODULES
4
GRAFISCHE KAARTEN
¼
van de ruimte is nu in gebruik voor dataopslag
In de tweede helft van de vorige eeuw waren centrale rekencentra gemeengoed op universiteiten, maar met de komst van pc’s en laptops had iedereen als het ware zijn eigen rekencentrum op het bureau. Daarnaast konden universiteiten sinds 1984 gebruikmaken van de supercomputers van de Stichting Academisch Rekencentrum Amsterdam (onderdeel van Surf, de coöperatieve vereniging van Nederlandse onderwijs- en onderzoeks-instellingen op het gebied van informatie- en communicatietechnologie). Toch voldeed dat niet helemaal en na vele pogingen om weer tot centrale rekenkracht op de TU te komen, is het nu met de DelftBlue zover. DelftBlue is een krachtpatser. Hoewel de grootte en kracht van supercomputers lastig zijn aan te geven, staat de Delftse computer met een snelheid van 2 petaflops op nummer 250 in de top-500 van ’s werelds krachtigste computers. Dat geeft een idee van de kracht van deze supercomputer, die ongeveer een derde van het TU Delft datacentrum in beslag neemt. Twintig rekken waarin 400 modules zijn geschroefd met elk 12 of 24 processoren, in totaal 20 duizend stuks – zo ziet deze installatie eruit. Daarnaast zijn er tien modules met elk vier snelle grafische kaarten, speciaal voor snelle rekentaken met veel herhalingen. Ongeveer een kwart van de ruimte is in gebruik voor dataopslag. Zes rekken staan bij de eerste oplevering nog leeg. Die worden over anderhalf jaar ingevuld met wat dan het meest urgent is gebleken, vertelt hoogleraar numerieke analyse prof.dr.ir. Kees Vuik.
@Sam Rentmeester
‘Delftblue staat met een snelheid van 2 petaflops op nummer 250 in de top-500 van ’s werelds krachtigste computers’
@Sam Rentmeester
‘Vanuit de maatschappij neemt de vraag toe naar kennis van AI, machine learning, digital twins et cetera
Op de koffie
Vuik is wetenschappelijk directeur van het Delft High Performance Computing Centre (DHPC), zoals de officiële naam van het rekencentrum luidt, en tevens wetenschappelijk directeur van het Delft Institute for Computational Science and Engineering (DCSE). In 2017 was hij een van de initiatiefnemers van het DCSE. “We hebben toen een inventarisatie gemaakt wat we voor onderzoekers konden betekenen. In de tussentijd bleken veel groepen samen met de afdeling ICT al eigen oplossingen te hebben gezocht. Dat was niet efficiënt. Toen heb ik Frans Broos op de koffie gevraagd.” Ict-manager Frans Broos weet het nog goed: “Kees kwam met één A4-tje waarop stond wat hij dacht dat er moest gebeuren. Dat wilde hij graag met ICT doen. Ik kreeg het als het ware op een presenteerblaadje.” Wat jarenlang niet was gelukt bleek nu wel te werken door de samenwerking. Broos: “De visie komt bij wetenschappers vandaan, bij ICT weten we hoe je die het beste kunt vormgeven. Daarbij moet je wel reëel blijven; niet alle ambities zijn uitvoerbaar. Als Kees van mij en mijn collega’s hoort wat wel en niet gaat werken, kan hij dat heel goed naar zijn vakbroeders vertalen. Onderzoekers moeten onder zoeken, het zijn tenslotte geen systeem-beheerders.” Dat was in 2017. Er volgde een proces van vier jaar om tot de aanschaf te komen. “We zijn heel slim in Delft”, zegt Broos, “maar de kennis die we hiervoor nodig hadden, zit bij de grote leveranciers.” De keuze viel op Fujitsu. Het gaat om een samenwerking, waarbij de TU profiteert van de kennis, ontwikkelkracht en het marktvolume van Fujitsu. Maar de intentie is ook dat onderzoekers vanuit TU Delft feedback en aanbevelingen geven over de toepassing van DHPC in onderzoek en onderwijs.
Hoofdpijn
Onderzoek én onderwijs dus. Vuik benadrukt dat DelftBlue ook toegankelijk is voor studenten en medewerkers van de TU. “Ik heb er jaren hoofdpijn van gehad. We leiden studenten op in Matlab en Python, dat is de basis. Maar vanuit de maatschappij neemt de vraag toe naar kennis van AI, machine learning, digital twins enz. en daar konden we ze niet de juiste ondersteuning bieden.”
Daarom wordt nu bewust een bepaald deel van de computertijd gereserveerd voor onderwijs. DHPC is er nadrukkelijk niet alleen voor computational whizzkids of programmeurs in spe, maar voor álle studenten. Broos: “We willen bijvoorbeeld ook studenten helpen die met big data werken. Hoe vaak ik een vraag gekregen heb van afstudeerders van wie de laptop daarop vastliep. Dan moet je een manier vinden om resultaten te bereiken.” De verdeling weerspiegelt zich in de tijdsplanning voor Delft Blue: 10 procent is gereserveerd voor onderwijs, 80 procent voor onderzoekswerk en de resterende 10 procent van de tijd voor onderhoud, uitbreidingen en updates. Over gebrek aan belangstelling hoeft het DHPC niet te klagen. Zoals van de groep van intelligent power grids prof. Peter Palensky, die in het elektrotechnische ESP-lab werkt aan de controlekamer van de toekomst.
“Daar willen ze met ons aan tafel om te kijken hoe we DelftBlue kunnen gebruiken om hun simulaties nog realistischer te maken”, zegt Vuik. Naast werken mét high performance computing zal DelftBlue gebruikt worden om te werken áán high performance computing. In het eerste geval kun je de computer gebruiken om problemen op te lossen, in het tweede geval verbeter je het gebruik van de computer zodat je nog grotere problemen kunt oplossen. “Denk bijvoorbeeld aan rekenen in het geheugen, of het versnellen van algoritmes.” DelftBlue is geen concurrent van Surf, zegt Vuik. “Surf heeft de grootste systemen, wij zijn vooral aanvullend bezig. Voor de dynamiek van de TU is het belangrijk dat we kunnen meebewegen en maatwerk leveren. Dat gaat het beste in je eigen faciliteit.” Mogelijkheden voor samenwerking ziet Vuik ook, alleen niet meteen in het eerste jaar. “Misschien dat wij straks beter overweg kunnen met bijvoorbeeld satellietdata en Leiden met medische data. Dan kun je elkaar helpen.” En er is een stip op de horizon. “We willen Delft Blue geschikt maken om er een quantumcomputer naast te zetten, want quantum-encryptie is al ver.”
Onderzoek, onderwijs en innovatie
Simulaties, modellen, werken met big data: het vraagt allemaal om enorme rekenkracht. High Performance Computing (HPC) is een technologie die kan bijdragen aan onderzoek, onderwijs en innovatie. Het maakt het bijvoorbeeld mogelijk om simulaties te gebruiken voor onderzoek in de plaats van ingewikkelde of tijdrovende experimenten. Tegelijkertijd kan het combineren en doorrekenen van verschillende databronnen nieuwe inzichten opleveren. Dit maakt HPC een krachtige tool voor uiteenlopende vakgebieden, zoals materiaalkunde, vloeistofdynamica, quantummechanica, design-optimalisatie, big-data mining en kunstmatige intelligentie.